万t熟料的水泥厂设计.doc

本科毕业设计说明书设计一条年产160万吨熟料的铜山水泥厂THE DESIGN TO PRODUCE 160 MILLION TONS OF CEMENT CLINKER FOE TONGSHAN学院（部）： 专业班级： 学生姓名： 指导教师： 2011年 6 月 1 日大学毕业设计设计一条年产160万吨熟料的铜山水泥厂（重点车间水泥粉磨）摘要本次设计的任务是一条日产5000t水泥熟料生产线。设计的内容包括厂址选择、全厂布局、窑的选型、配料计算、物料平衡计算、各生产车间工艺设计及主机选型、物料的储存和均化、重点车间设计等。设计的生料磨采用立磨之王MLS4513，其主要特点是粉磨能耗低，占地少，结构简单，可露天化布置。它发粉磨效率高，烘干能力大，入磨物料粒度大，大中型立磨可以省掉二级破碎；产品的化学成份稳定，颗料级配均齐，产品料度均齐，有利于煅烧；工艺流程简单，噪音低，扬尘少，操作环境清洁； 金属损耗小，利用率高，使用经济。水泥粉磨环节，采用目前较为广泛使用的辊压机预粉磨系统，该粉磨系统系将物料先经辊压机辊压后送入后续球磨机粉磨成成品。本次设计采用了利用窑尾废气预热生料和粉煤灰的有效方法来降低系统热耗，把篦冷机出来的多余热气体作为热源来烘干煤粉。关键字：配料，选型，物料平衡，立磨，预粉磨系统THE DESIGN TO PRODUCE 160 MILLION TONS OF CEMENT CLINKER FOE TONGSHANABSTRACTThe task is to design a cement which product clinker of 5000t everday.This design contents site selection，the whole plant layout，the selection of rotary kiln，the burden calculation，maturial balance calculations，the production workshop process design and host selection, storage and materials are of the workshop focused on the design steps.Design of raw material grinding using the biggest of vertical mill which names MLS4513.Its main features is less of grinding energy，small footprint，simple structure，and layout in the outside.It have a big gringing efficiency，a better drying capacity，the large particle size into the mill，Medium-sized of vertical mill can save the second broken.The chemical composition of its products is very stable，The size distribution of Granule is uniform.The more products are homogeneous Liaoduo，the better for conducive to burning；It has a simple process，low noise，less dust，cleanly operating environment，loss of small metal，highly utilization rate，and more cheaper to use.When in the Aspects of cement grinding，its more widely used by the current pre-grinding system with roller press.，Department of the grinding system before the material after rolling by the roller press grinding mill into finished products into the follow-up. The design uses a kiln exhaust gas by preheating the raw material and fly ash and effective way to reduce system heat dissipation，Out of the cooler gas as the source of excess heat to dry coal.KEYWARDS：ingredients，model selction，Material balance，vertical Mill，Pro-Grinding SystemII目录摘要（中文）I摘要（英文）II前言11总论21.1 设计的任务、目标、意义21.2 厂址分析21.3 厂址选择41.4 结束语52生产数据的计算72.1 回转窑简介72.2 窑选型及标定的意义72.3 窑选型计算72.4 确定熟料的烧成热耗82.5 确定熟料的三率值92.6 水泥粉磨时添加物的计算112.6.1 石膏掺量的计算112.6.2 混合材的掺量122.7 工厂的生产能力计算132.8 原材料消耗定额132.9 物料平衡表153生产车间工艺设计及主机设备选型163.1 破碎概论173.1.1 破碎系统的发展状况173.1.2 破碎设备的工作原理173.1.3 影响破碎系统的选择因素183.1.4 石灰石破碎193.2 物料的破碎203.2.1 石灰石的破碎203.2.2 砂岩的破碎213.2.3 石膏的破碎223.3 物料的粉磨243.3.1 生料的粉磨243.3.2 水泥粉磨253.3.3 煤磨的选择283.4 熟料烧成系统303.5 水泥包装车间313.6 主机平衡表324物料的储存与均化334.1 物料储存考虑的事项334.2 物料储存方式的选择354.2.1 石灰石均化库354.2.2 砂岩堆场354.2.3 石膏堆棚364.2.4 原煤预均化堆场384.2.5 铁粉矩形堆场384.2.6 混合材堆棚394.3 储存库、调配库的选型404.3.1 圆库404.3.2 原料调配库的选型414.3.3 生料均化库434.3.4 熟料库454.3.5 水泥粉磨外加物料调配库的选型454.3.6 水泥库464.3.7 成品库474.3.8 物料储库平衡表485 总平面布置和工艺流程495.1 水泥总平面设计的步骤495.1.1初步设计495.1.2施工图设计495.2 工艺设计的基本原则和程序505.2.1 工艺设计的基本原则505.2.2 工艺设计的程序505.3 工艺流程515.3.1 生料制备515.3.2 熟料烧成525.3.3 水泥粉磨536重点车间设计水泥粉磨546.1概述546.2 磨机和的选型及产品的标定556.3 循环负荷、选粉效率、选粉设备556.3.1 循环负荷和选粉效率556.3.2 辊压机的选型566.3.3 选粉设备的选型566.4 磨机的通风586.5 除尘系统586.5.1 除尘设施586.5.2 除尘系统的计算586.5.3 袋式除尘器的选型596.6 除尘风管直径和管道阻力计算616.6.1 除尘风管直径计算616.6.2 管网的局部阻力计算626.6.3 风机选型646.6.4 废气排放浓度656.7 输送设备选型656.7.1 斗式提升机的选型656.7.2 空气输送斜槽的选型66参考文献68附录一：江苏铜山地形图69致谢70iii前言20世纪5070年代出现的悬浮预热和预分解技术（即新型干法水泥技术）大大提高了水泥窑的热效率和单机生产能力，以其技术先进性、设备可靠性、生产适应性和工艺性能优良等特点，促进水泥工业向大型化进一步发展，也是实现水泥工业现代化的必经之路。 我国预热分解技术起步晚，但在“控制总量、调整结构、上大改小”的产业政策指导下和贯彻“发展与淘汰”相结合的结构调整机制下，大力开发、发展预热分解技术，大大提升了新型干法预分解窑（PC）的结构比例，截止到2005年12月底，我国预分解窑已投产615条（不包括香港、澳门、台湾）。 水泥生产主要工艺过程简要包括为“两磨一烧”。按主要生产环节论述为：矿山采运（自备矿山时，包括矿山开采、破碎、均化）、生料制备（包括物料破碎、原料预均化、原料的配比、生料的粉磨和均化等）、熟料煅烧（包括煤粉制备、熟料煅烧和冷却等）、水泥的粉磨（包括粉磨站）与水泥包装（包括散装）等。 新型干法是以悬浮预热和预分解技术装备为核心，以先进的环保、热工、粉磨、均化、储运、在线检测、信息化等技术装备未能基础；采用新技术和新材料；节约资源和能源，充分利用废料、矿渣，促进环境经济，实现人与自然和谐相处的现代化水泥生产方法。本设计为顺应水泥发展趋势，提高我专业学生的综合素质和适应能力，设计带分解炉预热器窑。预分解窑是在悬浮预热器窑的基础上发展起来的，由预热器、分解炉、回转窑和高效篦式冷却机等几部分组成。预分解窑的特点在于将碳酸盐的分解过程转移至窑外分解炉中进行，生料颗粒在预热器系统处于悬浮状态易于热交换，而且速度快，使生料迅速发生分解反应，入窑生料的分解率可达85-90%，从而大大减轻了窑的负荷。711总论1.1 设计的任务、目标、意义（1）设计任务：设计日产熟料5000吨铜山水泥厂,重点设计水泥粉磨车间。（2）生产产品的种类及定义硅酸盐水泥主要成分：凡由硅酸盐水泥熟料，05%石灰石或粒化高炉矿渣，适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥（即国外通称的波特兰水泥）。在硅酸盐水泥粉磨时参加不超过水泥质量5%石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的成为型硅酸盐水泥，代号P。适用范围：工业与民用建筑的钢筋混凝土工程，高强、快硬早强结构和抗冻的混凝土工程。（3）设计的原则和产品的意义水泥作为胶凝材料，除水硬性外，水泥还有许多优点：水泥浆有很好的可塑性，与石膏拌合后仍能使混合物具有和易性，可浇注成各种形状尺寸的构件，以满足设计的不同要求，适应性强；还可以用于海上、地下、深水或者严寒、干热的地区，以及耐侵蚀、防辐射核电站等特殊要求的工程；硬化后可以获得较高的强度，并且改变水泥的组成，可以适当调节其性能，满足一些工程的不同的需要；还可与纤维或者聚合物等多种有机、无机材料匹配，制成各种水泥基复合材料，有效发挥材料的潜力；与普通的钢铁相比，水泥制品不会生锈，也没有木材这类材料易于腐朽的特点，更不会有塑性年久老化的问题，耐久性好，维修工作量小等等。因此水泥不但大量用于工业和民用建筑，还广泛应用于交通、城市建设、农林、水利及海港等工程，制成各种形式的混凝土，钢筋混凝土的构件和构件物，而使水泥管、水泥船等各种特殊功能的建筑物、构筑物的出现成了可能。此外，如宇宙工业、核工业以及其他新型工业的建设也需要各种无机非金属材料，其中最为基本的是以水泥为主的新型复合材料。因此，水泥工业的发展对保证国家建设计划顺利进行，人民生活水平提高具有十分重要的意义，而且，其他领域的新技术也必须渗透到水泥工业中来，传统的水泥工业势必随着科学技术的发展而带来新的工艺变革和品种演变，应用领域必将有新的开拓，从而使其在国民经济中起到重要的作用。1.2 厂址分析（1）原料开采概述青铜山石灰石矿区位于徐州市东北14公里，属铜山县茅村公社管辖。津浦铁路在矿区东部通过，相距两公里余。茅村至柳新公路经过矿区南缘，交通十分方便。矿区西南有王庄、庞庄煤矿，东有权台煤矿，相距约在十一公里。3.5万11万伏高压输电线在矿区南东35公里处通过。矿区南缘有经过水文勘测的丰富地下水源。可见矿山经济地理情况很好。矿区地行属低山丘陵，青龙山最高海拔标高138米，相对标高106米左右，山体呈拢状沿北东方向分布，东坡较陡，坡角2060度；西坡较缓，坡角1540度，山垄间洼地地面标高3235米，浮土厚度0.519米。矿区南缘有不劳河流经，河床宽150300米。水深0.73米。属季节性河流。枯水位标高25.60米。历年洪水水位最大标高33.58米（63年9月8日）。最近几年人工开挖，河床加宽加深，在其南3公里已修成京杭大运河，可能这行船、京杭大运河在兰家坝筑有节制闸，近年不劳河最高洪水水位为32.73米。（2）矿区地质简介矿区水泥原料石灰石系中寒武夏组鲕状灰岩、薄层灰岩和快状灰岩相间分布、共有五层组成，构成青龙山主体。下寒武统馒头组紫红色云母质砂岩和泥灰岩。在青龙山东坡下缘一带分布、构成矿体底版。上寒武统炒米店组薄层灰岩、鲕状灰岩及薄层竹叶状灰岩相间分布在矿区西南角和矿区西北角，构成矿层之顶板。第四系灰黑色亚粘土、灰黄色亚粘土分布在青龙山东西两侧之川里湖、刘武湖洼地中及不牢河以南山前平地宁，为湖沼相沉积。山坡脚处堆积少量坡积红土。矿区中寒武统张夏组石灰岩氧化钙含量大多在51%53%。仅个别样品氧化钙含量为49%。氧化镁含量多在0.51.3%。而以1%左右为多，仅第四层白云质鲕状灰岩在青龙山北部这一段氧化镁含量高、变化大。最高达5.21%，最低为2.06%，平均达3.58%。（未圈入矿体）。其他地段只个别样品氧化镁含量大于2.5%。但沿走向伸延不大、呈小透镜体产出。由于山坡角大于地层倾角，部分勘探线可在山西坡沿倾向控制矿层。如第三层灰岩，其氧化镁在11.5%，说明沿倾向是稳定的。石灰岩宁O及含量极小，K2O仅含0.010.04；为0.000.004%，为0.0090.15%。都符合水泥生产要求。（3）综合分析 矿床中寒武统海相陆台型沉淀、构造简单、地层倾角平缓，一般为1525。其工业类型属稳定的倾斜层状矿床。 矿石质量良好，化学成分稳定，一般氧化钙含量多在52%以上，氧化镁含量多低于1.5%，其他有害杂质含量甚低，矿石中未发现游离二氧化硅及其矿物。 矿床储量大，已探明的C1+C2级储量9488万吨（其中C2级6503万吨）。所探明的储量和工作程度完全可满足铜山县办水泥厂的要求，对于建设年产50万吨以上的大型水泥厂，就其探明的储量来说也可满足百年以上。 矿山开采条件好、矿层连续稳定，基本无盖层和非矿夹层，矿石物理机械性能好，矿床体位于地下水面以上，因此适合于大规模露天开采。 水文队在矿山附近为徐州发电厂寻找地下水源查明矿区南缘之不劳河为一北一西一南方向断裂带，蕴藏丰富的地下水。临近矿区有TM1、TM2、TM3、TM4、TM5五个供水孔，最大涌水量：TM1：262300吨/小时，最近的TM4涌水量为180210吨/小时，孔口除TM2外，都下管封存。经化验水质良好。据此完全能满足水泥生产用水要求。1.3 厂址选择（1） 概述厂址选择工作，一般是由负责编制可行性研究的单位按厂址选择不同阶段的要求，提出工程水文地质初堪、地形的测量、环境影响初评、厂外交通供水供电供油等。具备以上条件后，由筹建单位组织各有关部门进行厂址预选工作。可行性报告编制单位应根据项目建设和生产的各项要求进行技术、经济和社会等因素的全面分析论证，经多方案比较后，推荐最佳厂址方案和后备厂址方案以及生活区位置，提交厂址选择报告，报主管部门终审。厂址选择一般包括：技术经济专业、总图运输专业、原料专业、采矿专业、工艺专业、水道专业、环保专业、电气专业等。a、工厂总平面布置应有以下指标： 工厂和工人村占地面积； 用水及用电量； 生产用的基本原料、燃料数量； 运入及运出的物料周转量； 建厂用的主要建筑材料用量； 工厂及工人村的基建投资以及必要的各项扩大技术经济指标等。b、影响厂址选择的主要因素： 厂址靠近主要原料基地； 厂址靠近铁路接轨车站； 在有水运条件的地区，应尽量考虑利用水运及建设码头的可能性，厂址最好靠近主航道的一侧； 厂址尽量靠近水源； 厂址应靠近电源； 厂址应有足够的建厂场地，但必须坚持贯彻国家节约用地方针政策。尽可能利用荒山野地。 厂址地形最好是宽阔平坦，并捎带倾斜，以利简化工厂的竖向布置与减少平地的土石方量，并利于排水； 工程地址条件。尽量避免死断层、溶洞、滑坡等； 水文地质条件； 雨水、污水排出的可能； 地震，一般6级以下地区不考虑防震措施，6度以上地区要考虑设防震和抗震措施。9度以上地区不宜建厂； 大件设备的运输； 合理确定工人村建设场地； 与其他方面协作。c、 厂址选择报告的内容和深度要求： 厂址选择的依据； 各厂址的具体位置、地形、地势和占用土地情况； 各厂址的建设条件、交通情况、工程、水文地质、地震烈度、供电供水、防洪要求和施工条件等； 工厂的位置和居民区、车站、矿山、附近居民点或企业之间的关系是否合理； 对环境保护和生态平衡的预评价； 协作条件； 各厂址建设投资和经营费用的比较； 各厂址建设工期的估算； 各厂址优点和缺点的综合评论； 推荐方案及其理由；1.4 结束语（1）、矿床中寒武统海相陆台型沉淀、构造简单、地层倾角平缓，一般为1525。其工业类型属稳定的倾斜层状矿床。（2）、矿石质量良好，化学成分稳定，一般氧化钙含量多在52%以上，氧化镁含量多低于1.5%，其他有害杂质含量甚低，矿石中未发现游离二氧化硅及其矿物。（3）、矿床储量大，已探明的C1+C2级储量9488万吨（其中C2级6503万吨）。所探明的储量和工作程度完全可满足铜山县办水泥厂的要求，对于建设年产50万吨以上的大型水泥厂，就其探明的储量来说也可满足百年以上。（4）、矿山开采条件好、矿层连续稳定，基本无盖层和非矿夹层，矿石物理机械性能好，矿床体位于地下水面以上，因此适合于大规模露天开采。（5）、水文队在矿山附近查明矿区南缘之不劳河为一北一西一南方向断裂带，蕴藏丰富的地下水。临近矿区有TM1、TM2、TM3、TM4、TM5五个供水孔，最大涌水量：TM1：262300吨/小时，最近的TM4涌水量为180210吨/小时，孔口除TM2外，都下管封存。经化验水质良好。据此完全能满足水泥生产用水要求。综上所述，石灰岩具有储量大，质量好，交通方便，电力、燃料、供水等经济条件好，开采容易等特点，是一个比较理想的水泥原料基地。表1-1 矿石物理性质试验数据：岩石名称数值抗压强度（公斤/厘米）耐磨强度(g/cm)比重(t/m3)体重(t/m3)抗剪断强度垂直（风干）垂直风干平行风干内摩擦角凝聚力(kg/cm)鲕状灰 岩平均值9309302.602.7322.62400215最大值1010960最小值810680致密块状灰岩平均值134010101.7327.32.68390225最大值14501060最小值1180950表1-2附近水文孔成果表：项目 孔号结果TM1TM2TM3TM4TM5水文地质孔深（m）220.96270.76270.28225.19233.21水位埋深（m）1.130.940.491.032.15实际降深（m）1.922.842.725.651.35实际涌水量（t/h）33.60110.3076.314.848.2推断降深（m）15.2015.2015.2015.2015.20推断涌水量（t/h）262-300255-290180-210154-182160-175物理性质颜色嗅味口味浑浊度沉淀物无色无嗅无味黄色沉淀2生产数据的计算2.1 回转窑简介水泥回转窑是水泥熟料干法和湿法生产线的主要设备。回转窑广泛用于冶金、化工、建筑耐火材料、环保等工业。回转窑由筒体，支承装置，带挡轮支承装置，传动装置，活动窑头，窑尾密封装置，喷煤管装置等部件组成。2.2 窑选型及标定的意义回转窑的产量是确定工厂生产规模、原料、燃料消耗定额和全厂设备选型设计的依据，因而是水泥厂设计的重要指标。除了窑的类型和尺寸外，影响回转窑产量的因素很多，特别是近年来，随着生料预均化系统的完善，悬浮预热与窑外分解技术的不断发展，电子计算机过程控制的广泛应用和科学管理的加强，使窑的单位产量指标有所提高。因此对设计中已确定的回转窑，必须进行产量的标定。产量的标定应该是在确保优质、低消耗、长期安全运转的情况下，窑所能达到的合理产量。如果对窑的产量标定过低或过高，均会使整个系统不配套，生产操作出现不平衡。利用经验公式计算窑的产量，是标定产量的主要方法，另外还需要根据工厂具体条件和我国实际生产水平进行综合考虑。水泥厂设计过程中，当窑型与规格一旦确定之后，窑产量的标定是选择生产系统设备，计算工厂的烧成能力，和熟料年产量的依据，同类窑在不同的生产条件下，其产量差异相当大，即使同一规格的窑，由于煅烧制度不同，产量也有较大的差别。2.3 窑选型计算（1）窑尺寸的选择可供选择的回转窑型号如下：表2-1 部分回转窑型号规格（m）4604.3644.8724.8745.074生产能力（t/d）25003500500050006000（资料来源：上海明工重型设备公司）考虑到本次设计的任务，故选择的窑型为：4.872m由水泥工业热工设备查得：当D4m时，=0.15m当4mD5m时，=0.18m当5mD6m时，=0.2m当D6m时， =0.23m所以Di=D-2=4.8-20.18=4.44m由南京水泥设计院的经验公式：窑的日量：（K为经验系数，取5060，本次取57.186）窑的台时产量（2）计算所需窑的台数式中：要求熟料的年产量任务书中要求的水泥年产量d石膏掺量，4.5%e混合材掺量，10%p水泥的生产损失，取3%（d、e、p下文有具体计算）所需窑的台数为： 取n=1熟料的时产量：熟料的日产量：熟料的年产量：2.4 确定熟料的烧成热耗（1）燃煤消耗量所需的燃料窑用燃料量分解炉用燃料量燃煤消耗热不同水泥厂的燃料消耗量不同，以下是部分厂的燃料消耗数据： 表2-2 部分厂燃料消耗量厂名冀东NSF宁国MFC柳州SLC江西RSP淮海NFCmr（t/t熟料）0.13560.14970.16470.15380.1679考虑技术的发展，煤耗逐渐降低，故本次设计取为0.13502 以下是个别厂的热耗表2-3 部分厂的热耗厂名窑型（m）生产能力（t/d）热耗（kJ/kg熟料）辽宁工源水泥厂4.87250002968.9安徽铜陵海螺4.874m50002970湖南11海螺4.072m50003100鉴于以上数据，本次设计取热耗为3100kJ/kg熟料2.5 确定熟料的三率值1什么是率值我国目前硅酸盐水泥熟料采用饱和比（KH）、硅酸率（SM）、铝酸率（IM）三个率值控制熟料质量。KH表示熟料中SiO2被CaO饱和成C3S的程度，KH值高，硅酸盐矿物多，溶剂矿物少，熟料中C3S含量越高，强度越高；SM表示熟料中硅酸盐矿物与溶剂矿物的比值，SM高，煅烧时液相量减少，出现飞砂料的可能性增大，增加煅烧难度；IM表示熟料中溶剂矿物C3A和C4AF的比值，IM高，液相黏度大，难烧，但明显提高了熟料的三天强度和扩大了烧成范围，IM低时黏度较小，对形成C3S有利，但烧成范围窄，不利于窑的操作。预分解窑的热工特点，一是回转窑转速高，物料翻滚次数多，具有传热传质速度快的特点；而是采用预热预分解系统，物料预烧好，固相反应集中；三是采用高效冷却机，使熟料冷却速度快，熟料质量高。根据统计资料，为保证熟料正常烧成（易烧结而不结块)和水泥良好的物理性能（凝结正常、快硬高强和安定性良好），硅酸盐水泥熟料的主要氧化物控制范围应是：CaO：62%67%，SiO2：20%27%，Al2O3：4%7%，Fe2O3：2.5%7%。2 计算煤灰掺入量3 用Excel进行规划求解表2-4 原始数据名称烧失量SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO总和石灰石41.552.971.860.84 50.650.7698.63 砂页岩2.2989.032.382.55 2.180.6599.08 粉煤灰2.4952.9830.295.42 4.60.5196.29 铁矿石2.7951.396.1730.19 1.861.8894.28 烟煤煤灰04934.097.68 2.391.694.76设定比例为：石灰石0.844 砂岩0.090 粉煤灰0.032 铁矿石0.0354 计算灼烧生料数值如下表表2-5 灼烧生料的计算名称烧失量SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO设定比例石灰石35.07 2.51 1.57 0.71 42.74 0.64 0.844 砂页岩0.21 8.00 0.21 0.23 0.20 0.06 0.090 粉煤灰0.08 1.67 0.96 0.17 0.15 0.02 0.032 铁矿石0.10 1.78 0.21 1.05 0.06 0.07 0.035 生料35.45 13.96 2.95 2.16 43.15 0.78 灼烧生料21.62 4.58 3.34 66.84 1.21 5 计算熟料化学成分由煤灰的掺入量GA=2.511%,得灼烧生料的配合比为：12.511%=97.489%表2-6 熟料的化学成分名称配合比SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO灼烧生料97.4921.084.463.2565.171.18煤灰2.511.230.860.190.060.04孰料100.0022.315.323.4565.231.226 计算率值表2-7 熟料的率值率值目标率值计算率值偏差KH0.892 0.887 0.005 n2.542 2.546 0.004 p1.552 1.542 0.010 7 各物料含水量及百分比见下表表2-8 各物料含水量及及百分比湿物料名称含水率%湿原料质量配合比%湿原料质量百分比%石灰石185.2483.96砂岩39.269.12粉煤灰0.53.173.12铁矿石103.853.792.6 水泥粉磨时添加物的计算2.6.1 石膏掺量的计算 石膏掺量决定了水泥的凝结时间，也会对水泥温度造成很大影响。当石膏掺量（以SO3计）小于约1.3%时，水泥会产生快凝，而超过2.5%时，凝结时间不再增长，而且会影响水泥的强度。下图是石膏掺量对水泥凝结时间和水泥强度的影响,图2-1 凝结时间随石膏掺量的变图2-2 石膏掺量对水泥强度的影响综合上图，取石膏掺量为（以SO3计）/%为1.8%，本次设计的石膏中SO3含量为40%，则应加入的石膏量为：2.6.2 混合材的掺量参考21世纪建筑材料第2卷第2期 混合材掺量对硅酸盐水泥混凝土氯离子渗透的影响，其实验用的材料为1：1的矿渣粉煤灰混合材。部分数据如下：（1）坍落度与混合材掺量的关系表2-9 混凝土坍落度随混合材掺量的变化编号水灰比w/c混合材掺量/%坍落度/mm10.37021020.371023030.372022040.373020050.3740165实验数据表明，水灰比相同时，当混合材掺量大于10%时，坍落度随混合材掺量的增大而减小。（2）氯离子的渗透系数于混合材掺量的关系图2-3 混凝土试样的氯离子渗透系数上述数据表明，随着混合材掺量的增大，氯离子渗透系数也相应的提高。国标规定，生产普通硅酸盐水泥时，混合材掺量15%。结合上述数据，本次设计掺的混合材为矿渣混合材，掺量为10%。2.7 工厂的生产能力计算水泥的小时产量：水泥的日产量：水泥的年产量：式中：d石膏掺量，4.5%e混合材掺量，10%p水泥的生产损失，取3%2.8 原材料消耗定额（1）考虑煤灰掺入时，1t熟料的干生料理论消耗量：式中：干生料消耗定额（t/t熟料），生料的生产损失（%），取3%。干生料的烧失量（%），煤灰掺入量，以熟料百分数表示（%）。（2） 各种干原料和湿原料的消耗定额： （3） 干石膏消耗定额式中：Kd干石膏消耗定额d石膏掺量，4.5%e混合材掺量，10%Pd石膏生产损失，取1%（4） 混合材消耗定额湿混合材的消耗定额 式中：Ke干混合材消耗定额Kes湿混合材消耗定额Ps混合材生产损失，取15%（5） 煤的消耗定额 式中：Kf干烧成用干煤消耗定额（t/t熟料），Kf湿烧成用湿煤消耗定额（t/t熟料） 熟料烧成热耗（kJ/kg熟料），干煤低位热值（kJ/kg熟料），煤的生产损失%，取1%。2.9 物料平衡表表2-10 物料平衡表栏原 目料水分%损失%消耗定额（t/t熟料）物料平衡表（t）干 料湿 料干料湿料时日年时日年1234567891011石灰石111.3141.327274.056577210468827766422125510粉煤灰310.050.0510.428250.27280087.0410.482250.380087.0砂岩0.510.1440.14429.198700.762224243.730.033720.82300650铁粉1010.0540.06111.262270.2948649412.722305.397706.2生料31.5581.582324.947798.4762495512329.9479192533953石膏111.05265.2984892.26混合材1210.1180.13924.61590.642189005.428.99695.8222642熟料208.56005.441601740.8水泥3236.615678.691817200烧成用煤1.0410.1260.127626.279630.69201819.3426.61638.72043823生产车间工艺设计及主机设备选型水泥生产的工艺流程，生产车间工艺流程的选择，工艺设备选型与生产车间的工艺布置密切相关。因为工艺布置直接取决于所选定的工艺流程和设备；同时，工艺布置对工艺流程和设备的选择又有很大的影响。车间设备选型一般步骤如下：1、确定车间的工作制度，确定设备的年利用率。2、选择主机的型式和规格，根据车间要求的小时产量、进料性质、产品质量要求以及其他技术条件，选择适当型式和规格的主机设备，务必使所选的主机技术先进，管理方便，能适应进料的情况，能生产出质量符合要求的产品。同时，还应考虑设备的来源和保证。3、标定主机的生产能力，同类型规格的设备，在不同的生产条件下（如物料的易磨性、易烧性、产品质量要求以及具体操作条件等），其产量可以有很大的差异。所以，在确定了主机的型式和规格后，应对主机的小时生产能力进行标定。即根据设计中的具体技术条件，确定设备的小时生产能力。标定设备生产能力的主要依据是：定型设备的技术性能说明；经验公式（理论公式）的推算；与同类型同规格生产设备的实际生产数据对比。4、计算主机的数量 式中：主机台数， 要求主机小时产量（t/h）， 主机标定台时产量（t/h）。5、核算主机的年利用率主机的实际年利用率和每周实际运转小时数，可用公式 式中：主机的实际年利用率， 预定的主机年利用率。水泥厂主机年利用率选择参考表3-1表3-1 水泥厂主机年利用率（以小数表示）主机名称周别每日工作班数适宜利用率备注石灰石破碎不连续周10.240.28也可连续周20.480.58回转烘干机连续周30.700.80生料磨圈流连续周30.700.78开流连续周30.700.80机械立窑连续周30.800.85旋窑连续周30.820.88水泥磨圈流连续周30.700.82开流连续周30.750.85水泥包装不连续周10.240.28水泥散装不连续周20.480.563.1 破碎概论生产水泥的原料，大部分都要经过预先破碎，因为从矿山开采回来的石灰石，砂岩，石膏，混合材料以及煤等原料，燃料块度较大，给运输，贮存，粉磨带来一定的困难。从窑中煅烧得到的熟料，其中有些块度较大的必须进行破碎。物料经过破碎后，其粒度减小，表面积增加，在一定程度上可以提高粉磨和烘干的效率。3.1.1 破碎系统的发展状况近年来，随着窑，磨等设备单机生产能力的大型化以及矿山开采技术的发展，破碎流程和破碎设备也随着有了很大的发展。主要反映以下几个方面：（1）破碎设备大型化（2）破碎流程单段化（3）破碎设备移动化（4）破碎设备多功能化3.1.2 破碎设备的工作原理利用挤压和冲击等机械作用的外力，使大块物料产生应力和形变，从而导致破裂。根据破碎后的粒度不同，破碎作业大致可分为粗碎，中碎和细碎三个等级（见表3-2）。表3-2 各级粉碎所对应的粒度破碎等级喂料粒度（mm）出料粒度（mm）粗碎300550100中碎10030020100细碎501000203.1.3 影响破碎系统的选择因素（1）物料的性质物料的硬度，水分，形式和杂质含量均将直接影响破碎系统的技术，经济指标。各原料的物理性质如表3-3所示，表3-3 物料的物理性质序号物料名称主要性质1中硬石灰石抗压强度80160MPa，水分1%2粘土，粉砂岩抗压强度20 MPa水分1020%3硬质砂页岩抗压强度20 MPa水分10%4熟料磨损，腐蚀性强，温度703005煤，石膏抗压强度40 MPa水分10%（2）物料的粒度对破碎系统的物料粒度，组成有充分的了解，有利于合理的选择破碎系统和破碎设备。各种水泥厂型对各原料的进料粒度要求如表3-4、3-5所示，表3-4 各种物料的进料粒度序号物料名称最大进料粒度备注大型厂中型厂小型厂1石灰石80010006508003502粘土，砂页岩4004002503熟料100100200300操作不正常时出现300mm4石膏3003003005煤300300300许多厂均为碎煤，少许大快表3-5 水泥厂最大入磨物料的粒度物料种类石灰石粘土熟料石膏混合材煤最大粒度255030503030表3-6 各种物料的进料粒度序号物料名称最大进料粒度备注大型厂中型厂小型厂1石灰石80010006508003502粘土400400250砂页岩3熟料100100200300操作不正常时出现300mm4石膏3003003005煤300300300许多厂均为碎煤，少许大快表3-7 水泥厂最大入磨物料的粒度物料种类石灰石粘土熟料石膏混合材煤最大粒度2550305030303.1.4 石灰石破碎我国的石灰石大多属于中等硬度，可选的破碎设备类型很多。表3-8是常见破碎设备及其性能。表3-8 常见破碎机及其性能序号破碎机型式破碎原理破碎比（i）适用破碎